Receptor de glutamato

Los receptores de glutamato son un tipo de moléculas receptoras del principal neurotransmisor excitatorio del cerebro, el glutamato.[1] Estas proteínas receptoras se clasifican en dos familias: la de receptores ionotrópicos y la de receptores metabotrópicos.

Receptor de glutamato

Estructura tridimensional del receptor de glutamato tipo AMPA.
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Existen tres familias de receptores ionotrópicos de glutamato, que actúan como canales de cationes: los receptores de N-metil-D-aspartato (receptores NMDA); los de ácido alfa-amino-3-hidroxi-5-metil-4-isoxazolpropiónico (receptores AMPA); y los de kainato (receptores de kainato).
En cuanto a los receptores metabotrópicos, están acoplados a proteínas G, y modifican la respuesta de los canales de membrana y las concentraciones de segundos mensajeros como el diacilglicerol o el AMP cíclico.[2]

Tanto los receptores metabotrópicos como los ionotrópicos se hallan relacionados con el proceso de plasticidad sináptica.[3] El incremento o disminución del número de receptores ionotrópicos en la célula postsináptica puede conducir a la activación o depresión de esta célula a largo plazo, respectivamente.[4][5] De modo paralelo, los receptores metabotrópicos pueden modular la plasticidad sináptica controlando la síntesis de proteínas (a través de segundos mensajeros) en la célula postsináptica.[6] Los receptores de glutamato se encuentran tanto en neuronas como en células de la glía del sistema nervioso central.[7] Se ha sugerido que, en las células gliales, modulan la expresión génica durante su proliferación y diferenciación desde precursores de células gliales.[8]

Receptores AMPA

Los receptores AMPA son tetrámeros compuestos por subunidades que en humanos presentan cuatro tipos diferentes.[9][10][11] La mayoría de los receptores contienen monómeros distintos, y, en general, se trata de dímeros simétricos.[12][13] La actividad de los monómeros y, por tanto, del receptor, puede regularse mediante fosforilación.[14]

Como todos los receptores ionotrópicos de glutamato, actúan como canales. Para ello, al menos dos subunidades deben, cada una, unir a un agonista; esto produce la apertura del poro.[15] Una vez abierto, el canal se desensibiliza rápidamente, lo que para el tráfico de cationes por su interior. Esta parada depende de un cambio conformacional que modifica el ángulo del sitio de unión, cerrando el poro.[16] Su cierre y apertura a alta velocidad permiten que la transmisión sináptica sea muy rápida en el sistema nervioso central.[15]

Receptores NMDA

Tienen un papel fundamental en los procesos de plasticidad neuronal y memoria.[17] Su activación conduce a la apertura de un canal iónico no selectivo para toda clase de cationes. El receptor puede activarse a resultas de una diferencia de potencial en presencia de iones Mg2+. Esto permite el flujo de iones Na+ e incluso de bajas cantidades de Ca2+ (hacia la célula) y de K+ (hacia fuera de la célula). Este flujo de iones de calcio se considera crítico durante el proceso de plasticidad fenotípica, un proceso celular involucrado en el aprendizaje y memorización.[18][19]

Receptores kainato

Los receptores kainato desempeñan un rol fundamental en la plasticidad sináptica, pues afectan a la respuesta a posteriori de la célula estimulada.[20] Su estructura es multimérica, consistiendo cada unidad en un tetrámero, en el cual cada monómero posee un lugar de unión para el ligando y aporta un aminoácido al lumen del canal, canal que está compuesto de residuos hidrofóbicos y que penetra en la membrana.[21]

Referencias
  1. «Glutamate Receptors - Structures and Functions». Centre of Synaptic Plasticity. University of Bristol. 4 de enero de 2007. Archivado desde el original el 13 de enero de 2010. Consultado el 7 de diciembre de 2009.
  2. Meldrum, B.S. (2000), «Glutamate as a neurotransmitter in the brain: review of physiology and pathology», Journal of Nutrition (Am Soc Nutrition) 130 (4): 1007.
  3. Debanne D, Daoudal G, Sourdet V, Russier M (2003). «Brain plasticity and ion channels». J. Physiol. Paris 97 (4-6): 403-14. PMID 15242652. doi:10.1016/j.jphysparis.2004.01.004.
  4. Pérez-Otaño I, Ehlers MD (mayo de 2005). «Homeostatic plasticity and NMDA receptor trafficking». Trends Neurosci. 28 (5): 229-38. PMID 15866197. doi:10.1016/j.tins.2005.03.004.
  5. Asztély F, Gustafsson B (febrero de 1996). «Ionotropic glutamate receptors. Their possible role in the expression of hippocampal synaptic plasticity». Mol. Neurobiol. 12 (1): 1-11. PMID 8732537. doi:10.1007/BF02740744.
  6. Weiler IJ, Greenough WT (agosto de 1993). «Metabotropic glutamate receptors trigger postsynaptic protein synthesis». Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 90 (15): 7168-71. PMC 47097. PMID 8102206.
  7. Teichberg VI (diciembre de 1991). «Glial glutamate receptors: likely actors in brain signaling». FASEB J. 5 (15): 3086-91. PMID 1660422.
  8. Steinhäuser C, Gallo V (agosto de 1996). «News on glutamate receptors in glial cells». Trends Neurosci. 19 (8): 339-45. PMID 8843603.
  9. «Glutamate receptors: Structures and functions. University of Bristol Centre for Synaptic Plasticity.». Archivado desde el original el 15 de septiembre de 2007. Consultado el 2 de septiembre de 2007.
  10. Shi SH, Hayashi Y, Petralia RS, et al. (1999). «Rapid spine delivery and redistribution of AMPA receptors after synaptic NMDA receptor activation». Science 284 (5421): 1811-6. PMID 10364548. doi:10.1126/science.284.5421.1811.
  11. Song I, Huganir RL (2002). «Regulation of AMPA receptors during synaptic plasticity». Trends Neurosci. 25 (11): 578-88. PMID 12392933. doi:10.1016/S0166-2236(02)02270-1.
  12. Mayer, M. L. (2005). Glutamate receptor ion channels. Current Opinion in Neurobiology, 15 (3), 282-288.
  13. Greger IH, Ziff EB, Penn AC (agosto de 2007). «Molecular determinants of AMPA receptor subunit assembly». Trends Neurosci. 30 (8): 407-16. PMID 17629578. doi:10.1016/j.tins.2007.06.005.
  14. Boehm J, Kang MG, Johnson RC, Esteban J, Huganir RL, Malinow R (julio de 2006). «Synaptic incorporation of AMPA receptors during LTP is controlled by a PKC phosphorylation site on GluR1». Neuron 51 (2): 213-25. PMID 16846856. doi:10.1016/j.neuron.2006.06.013.
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  16. Armstrong N, Jasti J, Beich-Frandsen M, Gouaux E (octubre de 2006). «Measurement of conformational changes accompanying desensitization in an ionotropic glutamate receptor». Cell 127 (1): 85-97. PMID 17018279. doi:10.1016/j.cell.2006.08.037.
  17. Clinical Implications of Basic Research: Memory and the NMDA receptors, Fei Li and Joe Z. Tsien, N Engl J Med, 361:302, July 16, 2009
  18. Dingledine R, Borges K, Bowie D, Traynelis SF (marzo de 1999). «The glutamate receptor ion channels». Pharmacol. Rev. 51 (1): 7-61. PMID 10049997.
  19. Liu Y, Zhang J (octubre de 2000). «Recent development in NMDA receptors». Chin. Med. J. 113 (10): 948-56. PMID 11775847.
  20. Contractor A, Swanson GT, Sailer A, O'Gorman S, Heinemann SF (2000). «Identification of the kainate receptor subunits underlying modulation of excitatory synaptic transmission in the CA3 region of the hippocampus» (abstract). J. Neurosci. 20 (22): 8269-78. PMID 11069933.
  21. Madden, D.R. (2002), «The structure and function of glutamate receptor ion channels,», Nature Reviews Neuroscience (Nature Publishing Group) 3 (2): 91-101.

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